微流量液压传动系统及其控制方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411856568.3 | 申请日 | 2024-12-17 |
| 公开(公告)号 | CN119755155A | 公开(公告)日 | 2025-04-04 |
| 申请人 | 中国铁建重工集团股份有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 吴荣; 刘伟; 林磊; 周赛群; 李鹏鹏; 徐文强; 杨斌; | 第一发明人 | 吴荣 |
| 权利人 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：湖南省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：湖南省长沙市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：湖南省长沙市经济技术开发区东七线88号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：410100 |
| 主IPC国际分类 | F15B11/17 | 所有IPC国际分类 | F15B11/17 ; F15B13/02 ; F15B20/00 ; F15B21/08 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 长沙智嵘专利代理事务所 | 专利代理人 | 黄海波; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种微流量液压 传动系统 及其控制方法，包括第一油路、第二油路、第一电磁换向 阀 、第二电磁换向阀、油缸及油箱；第一油路与油箱连接，第一油路的出油端与第一电磁换向阀的P7口连通；第二油路与油箱连接，第二油路的出油端与第一电磁换向阀的T5口连通；第一电磁换向阀的出口A4与第二电磁换向阀的进口P8连通，第一电磁换向阀的出口B4、第二电磁换向阀的回油口T6与油箱连通，第二电磁换向阀的出口A5与油缸的进口A6连通，第二电磁换向阀的出口B5与油缸的进口B6连通；第一油路上布设有第一 液压 马 达 ，第二油路上布设有第二液压马达，第一液压马达的 转子 与第二液压马达的转子联接；其能实现微小流量的稳定控制，结构简单，耐高压，成本低。 | ||
| 权利要求 | 1.一种微流量液压传动系统，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 微流量液压传动系统及其控制方法技术领域[0001] 本发明涉及液压传动技术领域，特别地，涉及一种微流量液压传动系统。此外，本发明还涉及一种包括上述微流量液压传动系统的控制方法。 背景技术[0002] 随着液压技术的不断发展，在一些机加设备、机器人控制及航空航天等应用场景或者实验测试中，对液压系统的控制精度要求越来越高。而液压系统控制位移、转速等物理参数实际是通过控制液压系统的流量来实现，而控制精度取决于液压系统能控制的最小流量，因此微小流量的控制决定了部分高精度液压系统的控制精度。 [0003] 现有的微小流量控制方式，一般采用定量泵+伺服电机的形式，这种结构可实现一定小流量的控制，由于定量泵有最小稳定转速的要求，其并不能实现如几十r/min转速的微小流量稳定控制，而且在高压情况下，容积效率低，低转速下流量更加不稳定。还有采用磁敏材料制作节流孔，通过改变磁场来改变节流孔面积，从而实现微小流量控制，如中国专利CN 109718731B，其节流孔材料复杂、控制难度高，且不耐高压，难以适用于液压系统的微小流量控制。 发明内容[0004] 本发明提供了一种微流量液压传动系统及其控制方法，以解决现有的微流量液压传动系统难以进行微小流量控制的技术问题。 [0005] 根据本发明的一个方面，提供一种微流量液压传动系统，包括用于提供大流量压力油的第一油路、用于提供小流量压力油的第二油路、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、油缸及油箱；所述第一油路的进油端与所述油箱连接，所述第一油路的出油端与所述第一电磁换向阀的P7口连通；所述第二油路的进油端与所述油箱连接，所述第二油路的出油端与所述第一电磁换向阀的T5口连通；所述第一电磁换向阀的出口A4与所述第二电磁换向阀的进口P8连通，所述第一电磁换向阀的出口B4、所述第二电磁换向阀的回油口T6与所述油箱连通，所述第二电磁换向阀的出口A5与所述油缸的进口A6连通，所述第二电磁换向阀的出口B5与所述油缸的进口B6连通；所述第一油路上布设有第一液压马达，所述第二油路上布设有第二液压马达，所述第一液压马达的转子与所述第二液压马达的转子联接。 [0006] 进一步地，所述第一油路上还布设有大流量泵及比例调速阀，所述大流量泵的吸油口S1与所述油箱连接，所述大流量泵的出口P1与所述比例调速阀的进口A1连通，所述比例调速阀的出口B1与所述第一液压马达的进口A2连通，所述第一液压马达的出口B2与所述第一电磁换向阀的P7口连通；所述第二油路上还布设有小流量泵，所述小流量泵的吸油口S2与所述油箱连通，所述小流量泵的出口P2与所述第二液压马达的进口A3连通，所述第二液压马达的出口B3与所述第一电磁换向阀的T5口连通；所述第一液压马达的排量V1大于所述第二液压马达的排量V2。 [0007] 进一步地，所述第一液压马达的转子与所述第二液压马达的转子通过减速机联接。 [0008] 进一步地，所述第一油路上还布设有大流量泵及比例调速阀，所述大流量泵的吸油口S1与所述油箱连接，所述大流量泵的出口P1与所述比例调速阀的进口A1连通，所述比例调速阀的出口B1与所述第一液压马达的进口A2连通，所述第一液压马达的出口B2与所述第一电磁换向阀的P7口连通；所述第二油路上还布设有小流量泵，所述小流量泵的吸油口S2与所述油箱连通，所述小流量泵的出口P2与所述第二液压马达的进口A3连通，所述第二液压马达的出口B3与所述第一电磁换向阀的T5口连通；所述第一液压马达的排量V1等于所述第二液压马达的排量V2，所述第一液压马达的转子与所述第二液压马达的转子通过减速机联接。 [0009] 进一步地，所述第一油路的出油端的压力油流量为V3，所述第二油路的出油端的压力油流量为V4，V3:V4的范围为10:1～1000：1。 [0010] 进一步地，所述第一油路还包括第一比例溢流阀，所述第一比例溢流阀的出口T1与所述油箱连通，所述第一比例溢流阀的进口P3与所述大流量泵的出口P1连通；所述第二油路还包括第二比例溢流阀，所述第二比例溢流阀的进口P6与所述小流量泵的出口P2连通，所述第二比例溢流阀的出口T4与所述油箱连通。 [0011] 进一步地，第二比例溢流阀的压力设定值为油缸的负载压力值，第二比例溢流阀的压力设定值与第一比例溢流阀的压力设定值的比等于V1:V2。 [0012] 进一步地，所述第一油路还包括第一安全阀，所述第一安全阀的进口P4与所述大流量泵的出口P1连通，所述第一安全阀的出口T2与所述油箱连通；所述第二油路还包括第二安全阀，所述第二安全阀的进口P5与所述小流量泵的出口P2连通，所述第二安全阀的出口T3与所述油箱连通。 [0013] 进一步地，所述第一比例溢流阀及所述第二比例溢流阀的最大负载压力为30Mpa，所述第一安全阀及所述第二安全阀的压力设置为32±0.5Mpa。 [0014] 根据本发明的另一方面，还提供了一种微流量液压传动系统的控制方法，其包括上述的微流量液压传动系统， [0015] 微流量液压传动系统需求大流量、油缸伸出时，启动大流量泵和小流量泵，第一电磁换向阀处于左位，第二电磁换向阀处于右位，第一油路为：S1‑P1‑A1‑B1‑A2‑B2‑P7‑A4，第二油路为：S2‑P2‑A3‑B3‑T5‑A4，第一油路的压力油与第二油路的压力油在A4合流，合流后的压力油路为：A4‑P8‑A5‑A6，回油路为：B6‑B5‑T6‑油箱，通过调节比例调速阀调节合流后的流量，完成油缸的大行程控制； [0016] 微流量液压传动系统需求微小流量、油缸伸出时，启动大流量泵和小流量泵，第一电磁换向阀处于右位，第二电磁换向阀处于右位，大流量油路为：S1‑P1‑A1‑B1‑A2‑B2‑P7‑B4‑油箱；微小流量为油路为S2‑P2‑A3‑B3‑T5‑A4‑P8‑A5‑A6，回油路为：B6‑B5‑T6‑油箱，通过比例调速阀控制第一液压马达的流量，从而按比例来实现第二液压马达的微小流量控制，完成油缸的高精度微动控制。 [0017] 本发明具有以下有益效果： [0018] 本发明的微流量液压传动系统，由第一液压马达带动第二液压马达运转，第一油路提供的大流量压力油与第二油路提供的小流量压力油能通过第一电磁换向阀的出口A4合流，合流后的压力油进入第二电磁换向阀的进口P8，然后通过第二电磁换向阀的A5/B5进入油缸12，从而实现油缸的大行程驱动；第一油路提供的大流量压力油通过第一电磁换向阀的出口B4进入邮箱，第二油路提供的小流量压力油通过通过第一电磁换向阀的出口A4进入第二电磁换向阀的进口P8，然后通过第二电磁换向阀的A5/B5进入油缸，从而实现油缸的高精度微动控制；通过调整第一油路与第二油路的流量比，能实现不同微小流量等级的稳定调节，能实现从0L/min开始的全流量域的流量调节，从而提升液压传动系统的控制精度，结构简单，成本低，耐高压，适用范围广。 [0021] 图1是本发明优选实施例的微流量液压传动系统的结构示意图。 [0022] 图例说明： [0023] 1、大流量泵；2、小流量泵；3、第一比例溢流阀；4、第一安全阀；5、第二安全阀；6、第二比例溢流阀；7、比例调速阀；8、第一液压马达；9、第二液压马达；10、第一电磁换向阀；11、第二电磁换向阀；12、油缸；13、油箱。 具体实施方式[0024] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。 [0025] 如图1所示，本实施例的微流量液压传动系统，包括用于提供大流量压力油的第一油路、用于提供小流量压力油的第二油路、第一电磁换向阀10、第二电磁换向阀11、油缸12及油箱13；第一油路的进油端与油箱13连接，第一油路的出油端与第一电磁换向阀10的P7口连通；第二油路的进油端与油箱13连接，第二油路的出油端与第一电磁换向阀10的T5口连通；第一电磁换向阀10的出口A4与第二电磁换向阀11的进口P8连通，第一电磁换向阀10的出口B4、第二电磁换向阀11的回油口T6与油箱13连通，第二电磁换向阀11的出口A5与油缸12的进口A6连通，第二电磁换向阀11的出口B5与油缸12的进口B6连通；第一油路上布设有第一液压马达8，第二油路上布设有第二液压马达9，第一液压马达8的转子与第二液压马达9的转子联接。 [0026] 本实施的微流量液压传动系统，由第一液压马达8带动第二液压马达9运转，第一油路提供的大流量压力油与第二油路提供的小流量压力油能通过第一电磁换向阀10的出口A4合流，合流后的压力油进入第二电磁换向阀11的进口P8，然后通过第二电磁换向阀11的A5/B5进入油缸12，从而实现油缸12的大行程驱动；第一油路提供的大流量压力油通过第一电磁换向阀10的出口B4进入邮箱，第二油路提供的小流量压力油通过通过第一电磁换向阀10的出口A4进入第二电磁换向阀11的进口P8，然后通过第二电磁换向阀11的A5/B5进入油缸12，从而实现油缸12的高精度微动控制；通过调整第一油路与第二油路的流量比，能实现不同微小流量等级的稳定调节，能实现从0L/min开始的全流量域的流量调节，从而提升液压传动系统的控制精度，结构简单，成本低，耐高压，适用范围广。 [0027] 本实施例中，第一油路上还布设有大流量泵1及比例调速阀7，大流量泵1的吸油口S1与油箱13连接，大流量泵1的出口P1与比例调速阀7的进口A1连通，比例调速阀7的出口B1与第一液压马达8的进口A2连通，第一液压马达8的出口B2与第一电磁换向阀10的P7口连通；第二油路上还布设有小流量泵2，小流量泵2的吸油口S2与油箱13连通，小流量泵2的出口P2与第二液压马达9的进口A3连通，第二液压马达9的出口B3与第一电磁换向阀10的T5口连通；第一液压马达8的排量V1大于第二液压马达9的排量V2，第一液压马达8的转子与第二液压马达9的转子通过联轴器联接；通过比例调速阀7来达到从0L/min开始的全流量域的流量调节，通过调整第一液压马达8与第二液压马达9的排量比，即可实现调整第一油路与第二油路的流量比，结构简单，成本低。 [0028] 本实施例中，第一液压马达8的转子与第二液压马达9的转子通过减速机联接，与第一液压马达8的转子与第二液压马达9的转子通过联轴器联接相比，在第一液压马达8转速相同的情况下，第二液压马达9的排量更小，从而降低第二油路的最小流量，能进一步增大第一液压马达8与第二液压马达9的排量比，提升油缸12的微动控制的精度。 [0029] 本实施例中，第一油路上还布设有大流量泵1及比例调速阀7，大流量泵1的吸油口S1与油箱13连接，大流量泵1的出口P1与比例调速阀7的进口A1连通，比例调速阀7的出口B1与第一液压马达8的进口A2连通，第一液压马达8的出口B2与第一电磁换向阀10的P7口连通；第二油路上还布设有小流量泵2，小流量泵2的吸油口S2与油箱13连通，小流量泵2的出口P2与第二液压马达9的进口A3连通，第二液压马达9的出口B3与第一电磁换向阀10的T5口连通；第一液压马达8的排量V1等于第二液压马达9的排量V2，第一液压马达8的转子与第二液压马达9的转子通过减速机联接，通过减速机使得第一液压马达8与第二液压马达9实现转速差，从而实现第一油路的大流量和第二油路的微小流量控制，在没有不同排量的液压马达时，同样能实现液压传动系统的高精度控制。 [0030] 本实施例中，第一油路的出油端的压力油流量为V3，第二油路的出油端的压力油流量为V4，V3:V4的范围为10:1～1000：1。当第一液压马达8的排量V1大于第二液压马达9的排量V2，第一液压马达8的转子与第二液压马达9的转子通过联轴器同轴联接，当V1:V2＝20:1，第一液压马达8的排量为1L/min时，那么第二液压马达9的排量为0.05L/min，此时，V3:V4＝20:1，系统提升油缸12的微动控制的流量为0.05L/min；可以理解的是，若第一液压马达8的转子与第二液压马达9的转子通过减速机连接，那么第二液压马达9的排量为 0.05L/min除以减速比。当第一液压马达8的排量V1等于第二液压马达9的排量V2，第一油路的流量为1L/min，第二油路的流量为0.05L/min时，那么V3:V4＝20:1，减速机的减速比为 20:1。 [0031] 本实施例中，第一油路还包括第一比例溢流阀3，第一比例溢流阀3的出口T1与油箱13连通，第一比例溢流阀3的进口P3与大流量泵1的出口P1连通；第二油路还包括第二比例溢流阀6，第二比例溢流阀6的进口P6与小流量泵2的出口P2连通，第二比例溢流阀6的出口T4与油箱13连通，能精确控制第一油路和第二油路的压力，保证微流量液压传动系统稳定运行。 [0032] 本实施例中，第一比例溢流阀3的压力设定根据两个马达的排量比例设定，需保证第一液压马达8可以拖动第二液压马达9，第二比例溢流阀6的压力设定值为油缸12的负载压力值，第二比例溢流阀6的压力设定值与第一比例溢流阀3的压力设定值的比等于V1:V2，此时，能减低发热量，从而减少微流量液压传动系统的能耗。 [0033] 本实施例中，第一油路还包括第一安全阀4，第一安全阀4的进口P4与大流量泵1的出口P1连通，第一安全阀4的出口T2与油箱13连通；第二油路还包括第二安全阀5，第二安全阀5的进口P5与小流量泵2的出口P2连通，第二安全阀5的出口T3与油箱13连通，能释放多余的压力，避免第一液压马达8和第二液压马达9受损。 [0034] 本实施例中，第一比例溢流阀3及第二比例溢流阀6的最大负载压力为30Mpa，第一安全阀4及第二安全阀5的压力设置为32±0.5Mpa。 [0035] 一种微流量液压传动系统的控制方法，包括上述的微流量液压传动系统， [0036] 微流量液压传动系统需求大流量、油缸12伸出时，启动大流量泵1和小流量泵2，第一电磁换向阀10处于左位，第二电磁换向阀11处于右位，第一油路为：S1‑P1‑A1‑B1‑A2‑B2‑P7‑A4，第二油路为：S2‑P2‑A3‑B3‑T5‑A4，第一油路的压力油与第二油路的压力油在A4合流，合流后的压力油路为：A4‑P8‑A5‑A6，回油路为：B6‑B5‑T6‑油箱13，通过调节比例调速阀7调节合流后的流量，完成油缸12的大行程控制； [0037] 微流量液压传动系统需求微小流量、油缸12伸出时，启动大流量泵1和小流量泵2，第一电磁换向阀10处于右位，第二电磁换向阀11处于右位，大流量油路为：S1‑P1‑A1‑B1‑A2‑B2‑P7‑B4‑油箱13；微小流量为油路为S2‑P2‑A3‑B3‑T5‑A4‑P8‑A5‑A6，回油路为：B6‑B5‑T6‑油箱13，通过比例调速阀7控制第一液压马达8的流量，从而按比例来实现第二液压马达9的微小流量控制，完成油缸12的高精度微动控制。 [0038] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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